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磁翻板液位計變送器二線制4-20mA輸出傳輸距離有多遠？

2017-07-10

　　工業(yè)現(xiàn)場測量儀表（如物位、壓力、溫度、流量、角度等測量儀表）普遍采用二線制4～20mA輸出方式來向控制中心傳送現(xiàn)場測量結果。磁翻板液位計變送器就是把現(xiàn)場液位高度通過4～20mA電流來模擬傳輸至控制中心，即變送器將具體液位量值轉換成模擬量電信號傳輸?shù)竭h處控制室或顯示設備上。工業(yè)上，用4～20mA電流來傳輸模擬量已經(jīng)被廣泛采用半個多世紀。那么磁翻板液位計變送器二線制4～20mA輸出方式的傳輸距離到底有多遠呢？

　　當儀表供電電源低至一定程度或導線電阻大到一定程度時，二線制4～20mA電流傳送信號將產(chǎn)生誤差。因此，二線制4～20mA輸出方式的傳輸距離取決于以下參數(shù)：負載電阻RL、連接導線的電阻r、供電電壓VO及其波動范圍△V。

　　假設儀表的最大輸出電流為Imax，儀表能維持最大工作電流時的最低供電電壓為Vmin，RL=250Ω，

　　VO=24V，

　　電源允許波動△V=24×5%=1.2V

　　Imax=20mA=0.02A

　　最低供電電壓Vmin由于各種型號儀表不同，在此，取16.28V（大多數(shù)儀表的平均值）。

　　即Vmin=16.28≤24-1.2-0.02(250+r)

　　則連接導線的電阻r=24-1.2-16.28/0.02-250=76Ω

　　由于儀表連接電線用的是銅線，其截面大多選擇S=1.5mm²和S=0.8mm²的居多，根據(jù)《電工手冊》中的數(shù)據(jù)，銅線在75℃的電阻系數(shù)為ρ=0.0217Ω.mm²/m

　　根據(jù)L=S×r/ρ,就可以計算出銅導線的最大長度，也即磁翻板液位計變送器二線制4-20mA傳輸?shù)淖钸h距離：

A、S=1.5mm²的導線，L=1.5×76/0.0217=5253米

B、S=0.8mm²的導線，L=0.8×76/0.0217=2801米

　　由于往返是兩根線，故上述結果應除以2，即：

A、S=1.5mm²的導線，L=5253.5/2=2626米

B、S=0.8mm²的導線，L=2801.8/2=1400米

　　在實際應用中決定導線的真實長度要比計算值略低，當然如果需要提高傳輸距離，可以增大電線的線徑或者減少電線的電阻。

　　除了磁翻板液位計變送器，各種物位控制開關，比如液位開關也普遍采用二線制4～20mA輸出方式傳送開關信號，只是此時往往把電流控制在略小于4mA和略大于20mA這兩個電流值分別作為“閉”或“合”兩種開關信號。深圳計為自動化技術有限公司生產(chǎn)的Fork-11音叉料位開關（如圖1）和Ring-11音叉液位開關（如圖2）等物位開關產(chǎn)品都提供多種輸出信號，其中二線制4～20mA輸出方式在其實際廣泛應用中，完全能達到上述理論的傳輸距離。

計為音叉料位開關計為音叉液位開關